[Constantin Shashkin]

Уважаемые господа расчетчики! Просьба откликнуться пользователей Lira, Ansys, Plaxis и других программ, в которых реализована модель Кулона Мора.
Хочу предложить для сравнения одну тестовую задачу:
плоская задача, штамп шириной 1 м, расчетная область, скажем, глубиной 10 м и шириной 20 м (естественно, можно моделировать половину области).
E=10000 кПа
gamma= 20 кПа
c=0 кПа (или 0.1, если Plaxis пожелает)
fi=30 градусов.
Штамп абсолютно жесткий (лучше вообще задачу считать в заданных перемещениях)
Скользкое днище штампа не задавать (в руководстве Plaxis применен этот нечестный прием).
Задача: построить график нагрузка-осадка.
Проблема заключается в том, что график должен при определенной нагрузке переходить в вертикальную линию (увеличение перемещений без увеличения нагрузки), что и означает классическую потерю устойчивости основания. Насколько я пробовал и у себя и в Plaxis вместо этого наблюдается неограниченное увеличение нагрузки с осадкой, т.е. задача не переходит в задачу предельного равновесия (для идеально связного грунта - все получается). Еще интересно, как выглядит в Лире график для идеально связного грунта (например, с=10 кПа, fi=0). Удалось ли им обойти подводные камни для элементов первого порядка, о которые долго бился я?
Заранее спасибо, если кто соберется провести численный эксперимент. Поверьте, вопрос не праздный.

[MMV]

В Лире, вроде, вообще нет Кулона-Мора...

[СергейД]

в ansys тоже нет кулона-мора...

есть 1. друкер прагер обычный (давно)
2. друкер-прагер расширенный. (с возможностью назначением ачений коэфф переходить
к модификациям, учитывать упрочнение разным образом) с 10.0
3. друкер-прагер шатровый(CAP) с 11.0

1ой пользуюсь. хотя и вижу ее недостатки
к 2 и 3 присматриваюсь и займусь в январе.
буду "полуавтоматически" (макросом) подбирать коэфф для воспроизведения заданных кривых осадки-нагрузка.

задачка заинтриговала. хоть и занят очень-займусь.

[mela]

В Лире есть физ. нелинейные "объемники" у условием прочности Боткина, Друккера-Прагера и Кулона-Мора. А вот плоский элемент 281-284 Данный КЭ предназначен для моделирования односторонней работы грунта на сжатие с учетом сдвига по схеме плоской деформации в соответствии с законом Кулона. Применяется в нелинейном шаговом процессоре при расчетах горных выработок и тоннельных проходок из справки

[Simonoff]

Constantin Shashkin , давайте наметим программу наружения жесткого штампа . Если будет использоваться нагрузка , то с какой нагрузки нагинать "испытания" и какой шаг приложения нагрузки ??? Если решать задачу в заданых перемещениях , то тоже , с какого перемещения начать и какой шаг ???
Картинки исходных схем прилагаю .

[СергейД]

обычный друкер, дилатансия 0. упрочнения нет
неразрывный контакт штамп-грунт через общие узлы.
собств вес, потом нагружение мелким, но автоменяющимся шагом.
сетка около 1000 узлов.

при сцеплении 10 кпа предельная нагрузка 522 кпа
по классическому (на мой взгляд...) сценарию. с плавной кривой
при сцеплении 1 кпа =ОКОЛО 115 КПА
при 0.3 кпа 85 кпа кривая обрывается довольно резко
при сцеплении 0.1 кпа предельная около 56 кпа
ИМЕННО несходимость , с автоуменьшением шага и с околонулевой производной на финише
с упрочнением видимо будет больше нести...
а сколько у вас получилось??

на руках не проверял и не подгонял (для чистоты "эксперимента")
потратил полчаса.
увы, пока должен заняться прямыми обязанностями...

такие задачи нужно порешать с контактом= я так обычно делаю.
и поиграть сеткой, посмотреть невязки
характеристики увеличиваю с глубиной и тп..
+
есть эксперимент болдырева и муйземника, с песком в лотке 4*4*2.5 м где они сверяли с расчетами ansys и lsdyna. у них был тоже резкий обрыв кривой.
может его лучше посмотрим?

константин! приедете в москву= буду рад побеседовать
и порешать вместе.
такое для начала лучше обсуждать лично. через форум нередко слишком много грубиянов подключается.
потом вывесим итоги.

[MMV]

В Лире есть физ. нелинейные "объемники" у условием прочности Боткина, Друккера-Прагера и Кулона-Мора. А вот плоский элемент 281-284 Данный КЭ предназначен для моделирования односторонней работы грунта на сжатие с учетом сдвига по схеме плоской деформации в соответствии с законом Кулона. Применяется в нелинейном шаговом процессоре при расчетах горных выработок и тоннельных проходок из справки

Не знал, спасибо, надо будет попробовать...

[Constantin Shashkin]

Спасибо всем, кто откликнулся и прошу извинения за заторможенную реакцию (на работе не всегда удается заняться отвлеченными задачами).
В Ansys, действительно нет Кулона-Мора, но обычный Друкер-Прагер, насколько я понимаю, очень близок к нему (настолько, насколько конус критерия Мизеса-Боткина описан вокруг пирамиды критерия Кулона-Мора).
Вот что выходит "руками". Берем формулу для несущей способности по СНиП 2.02.01:
для задачи c=0 fi=30 gamma=20 при ширине 1 м получаем
Ngamma=12.39
p=Ngamma*b*gamma=12.39*1*20 = 247.8 кПа.

для задачи c=1 fi=0 при ширине 1 м получаем
Nc=5.14
p=Nc*c=5.14*10 = 51.4 кПа.

СергейД, Вы решали задачу с fi=30 и с разным сцеплением, я правильно понял?

Тогда для этих задач:
для задачи c=10 fi=30 gamma=20 при ширине 1 м получаем
Ngamma=12.39
Nc=30.14
p=Ngamma*b*gamma+Nc*c=12.39*1*20+30.14*10 = 549.2 кПа. (почти совпало)

для задачи c=1 fi=30 gamma=20 при ширине 1 м получаем
Ngamma=12.39
Nc=30.14
p=Ngamma*b*gamma+Nc*c=12.39*1*20+30.14*1 = 277.94 кПа.

для задачи c=1 fi=30 gamma=20 при ширине 1 м получаем
Ngamma=12.39
Nc=30.14
p=Ngamma*b*gamma+Nc*c=12.39*1*20+30.14*0.1 = 250.814 кПа.

СергейД, не могли бы Вы выложить (или выслать мне) графики нагрузка-осадка. Грубиянов, я думаю, бояться не нужно. Наоборот, я хотел привлечь внимание к проблеме перехода задач МКЭ в задачи предельного равновесия. Разработчики программ делают вид, что проблем нет. А на деле проблема, кажется, существует и я пока не могу понять в чем она (это могут быть и математические особенности КЭ определенных видов и особенности алгоритма решения нелинейных задач и т.п.). Не нужно просто попадать в 2 крайности, а именно:
Крайность 1: у нас самая крутая программа, она решает абсолютно точно все задачи.
Крайность 2: если в конкретной задаче возникли проблемы, значит метод расчета и программа никуда не годится.
Программы решения нелинейных задач - тонкие инструменты, и их нужно применять, зная пределы их возможностей.

Программа нагружения штампа - я задавал перемещения по 1 см, но можно более мелкими шагами для повышения точности решения. Plaxis сам шаги выбирает, ему можно только максимальное перемещение указать (скажем, 10 см) чтобы срыв получился. Если решать в нагрузках - то ожидаемые величины несущей способности я привел выше.

Привожу решение задачи для связного грунт c=10 кПа, fi=0, E=10000 кПа. Предельная нагрузка вырисовывается абсолютно четко, хотя и несколько выше теоретического значения (получилось 58.17 кПа). Привожу развитие областей предельного состояния и график нагрузка-осадка.

[Ильнур]

Видимо, существует закрытый клуб типа "Финзелин", а в Уставе клуба есть запрет на огласку тайн моделирования.

[СергейД]

клуб существует...
и каждый в нем сам решает, что рассказывать из того, на что потрачено порой много времени, нервов и мозгов.
подробную справку вывешу после Нового года. пока увы, цейтнот.

не получается приложить мультик...

[Ильнур]

Очень интересно. Может есть и клуб "Гемонелин"?
"потрачено порой много времени, нервов и мозгов" - что верно, то верно. Жалко раздавать налево направо. Но в результате разговоры безпредметными получаются.

[andsan]

Поcчитал в Plaxis. Задача в заданных перемещениях
1.E=10000 кПа, gamma= 20 кН/м3, nu=0.3
c=10 кПа, fi=0.
Результат очень похож на пост 8.Предельная нагрузка видна четко и равна 57.9
2.E=10000 кПа, gamma= 20 кН/м3, nu=0.3
c=0.001 кПа, fi=30.

[Simonoff]

Посчитал в Лире . Задача считалась в нагрузках . Шаг приложения нагрузки 0,5 т/м2 . Первое загружение собственный вес грунта , второе пошаговая нагругка на жесткий штамп . Смущает то , что ни один график не похож на ранее выложенные . Почему то при пошаговом увеличении нагрузки не наблюдаются появление вертикальных перемещений стремящихся к бесконечности . Будут какие то соображения по данному поводу ???
Графики соответствуют задачам :
1 Е=1000т/м2 , гамма=2т/м3 , ню=0,35 , с=0,01т/м2 , фи=30 градус
2 Е=1000т/м2 , гамма=2т/м3 , ню=0,35 , с=0,01т/м2 , фи=0,01 градус
3 Е=1000т/м2 , гамма=2т/м3 , ню=0,35 , с=0,01т/м2 , фи=0,01 градус (график перестроен в другом масштабе осадок)
4 Е=1000т/м2 , гамма=2т/м3 , ню=0,35 , с=1т/м2 , фи=30 градус
5 Е=1000т/м2 , гамма=2т/м3 , ню=0,35 , с=0,1т/м2 , фи=30 градус графики прилагаю ниже

[AMS]

Simonoff & andsan - еще одна тестовая задачка, реальный грунт !
Данные, полученные по результатам испытаний в условиях естественного залегания:
E= 3,5 т/м2, гамма = 1,5 т/м3, ню=0,25, с=0,05 т/м2, фи=38 градус.
P.S. Дополнительно: e=1,0; W=0; плотность частиц грунта от 3,0 до 3,2 т/м2, мощность слоя в районе проведения исследований от 90 см до 27 м

[wyd]

Simonoff
интересует время счета задач?

[Constantin Shashkin]

Еще раз спасибо откликнувшимся.
Andsan, хотел бы Вас потерзать по поводу деталей (поскольку сам немного мучался на Plaxis). Во-первых, где график, на котором 108.1? На правом графике видно какое-то другое число. Во-вторых, не задавали ли Вы случайно скользкий штамп в задаче с fi=30 (там, кажется, галочка ставится на освобождение перемещений). Просто у меня в Plaxis получались кривые вообще без вертикального участка (алгоритм автоподбора шага Plaxis рисовал только странные крючки). Как у Вас получилась вертикальная линия при c=0.001 fi=30? Очень заинтриговали.

Simonoff, спасибо. Пока опасения насчет Лиры оправдываются. В каком масштабе не перестраивай, провальной осадки нет даже для идеально связного грунта с fi=0. При этом решение в перемещениях и в нагрузках на самом деле эквивалентны (это я подробно проверял). Не выводит ли Лира зоны пластических деформаций? Если эти зоны концентрируютя под фундаментом и не выходят на поверхность - диагноз мне ясен. С этим я долго мучался. Поделиться могу, (если кого интересует), но вопрос очень специфичный (кратко: проблема была с пластикой в элементах с функциями формы первого порядка, причем проблема чисто математическая). Из-за этой проблемы в Plaxis нет элементов 1-го порядка. Без ее решения нелинейщина врет катастрофически. Похоже, что разработчикам нелинейного грунта в Лире нужно сесть внимательно за сопоставление с Plaxis...
Могут быть, конечно, и иные причины. Я не знаю, как в Лире решают нелинейную задачу (похоже, они решают с переменной матрицей жесткости, а у меня и в Plaxis - с постоянной, т.е. так называемый метод начальных напряжений). Какие сложности возникают при решении с переменной матрицей - точно сказать не могу. Попробуйте уменьшить шаг - изменится ли решение? И будет ли оно сходиться к "правильному" хотя бы для задачи c=10 кПа fi=0?

AMS, спасибо за задачку. К ней обязательно нужно вернуться. Обращение к реальности всегда интересно, но сейчас пока вопрос чисто теоретический: наблюдается ли переход упруго-пластических задач в задачи теории предельного равновесия? Пока вопрос даже не о величине несущей способности, а о наличии самой потери устойчивости. Она почему-то не всегда получается.

[andsan]

Constantin Shashkin

Виноват. Галочку "Free X-direction" не убрал.
2-ой график заменил.

[AMS]

Сообщение от Constantin Shashkin .... AMS, спасибо за задачку. К ней обязательно нужно вернуться. Обращение к реальности всегда интересно....

Обязательно вернемся !
Подумал может быть у Лунатиков, сохранивших все созданное Всевышним в первозданном виде упруго-пластическое течение непрерывно перейдет в Березанцева и тогда причину надо искать в гравитации или в самих себе ?? ...
Данные по грунту, приведенные в # 14 взял из книги Черкасова И.И. (1975 г), полученных в 1968 г. по результатам исследований Лунного грунта (реголита) в районе посадки АЛС "Сервейер-7", находившемся в горном районе на склонах кратера Тихо.
Кулон он не только в Африке Кулон и учитывая, что в то время таких премудростей как Plaxsis не было, форумчане были бы одни из первых, кто его увидит. Когда еще Китайцы туда доберуться, а у нас он уже есть ....

P.S. Оффтоп - предновогоднее отклонение от насущных проблем Земного бытия.

[Simonoff]

2 AMS , посчитал вашу задачку , ниже привожу график . Что можно сказать про график - получилась какая то прямая линия - ???
2 wyd , задача на последнем шаге считалась 13,5 минут . комп кор2квадро 2,7ГГц . В прикрепленном файле лежит протокол расчета , если интересно .
2 Constantin Shashkin , шаг приложения внешней нагрузки 0,5т/м2 , незнаю куда уже мельче его можно дробить . по 100 кг/м2 прикладывать ... . Для вас в прикрепленном файле выложил картинки нагружения по каждой начальной стадии , там где уже становиться непонятно что Лира выдаёт многое пропустил . Зеленому цвету если мне память не изменяет соответствует зоны сдвигов (у меня на мониторе не отображается расшифровка цветов) . красному - растяжение .
Как у них там считается нелинейность только разработчикам известно ... , я искал какую нибудь литературу по этому поводу ... , похоже на то что все покрыто мраком тайны .

[Simonoff]

продолжаю свой пост